一种LiBaLaZrREAlO固体电解质的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种LiBaLaZrREAlO固体电解质的制备方法。本发明方法的具体步骤如下：(1)将La2O3、ZrO2、稀土氧化物和Al2O3在800～1000℃温度下灼烧；(2)称取灼烧后的La2O3、ZrO2、稀土氧化物、Al2O3和含锂化合物、含钡化合物混合球磨得到前驱体；(3)将前驱体在810～990℃温度下灼烧得到粉体；(4)用压片机粉体压成片，在片的上、下层分别设置粉体，在1160～1200℃温度下灼烧后得到固体电解质。本发明合成温度较低。制备出的LiBaLaZrREAlO固体电解质锂离子电导率在2.96×10?4S·cm?1～2.73×10?3S·cm?1之间。
【专利说明】
一种L i BaLaZrREA 1固体电解质的制备方法
技术领域
[OOO1 ]本发明涉及一种L i BaLaZrREA 1固体电解质的制备方法，属于电化学技术领域。
【背景技术】
[0002]现商用锂离子电池主要采用含有易燃有机溶剂的液体电解质。相对于液体电解质，固体电解质不挥发，一般不可燃，因此，采用固体电解质的全固态锂离子电池具有优异的安全性。固体电解质是全固态锂离子电池的核心部分。固体电解质粉的制备常用高温固相合成法，合成温度较高，温度大概在1600°C以上。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种LiBaLaZrREAlO固体电解质的制备方法。本发明制备方法简单、合成温度较低。
[0004]本发明的技术方案具体介绍如下。
[0005]本发明提供一种LiBaLaZrREAlO固体电解质的制备方法，具体步骤如下:
[0006](I)将La203、Zr02、稀土氧化物和Al2O3分别放入坩祸中，在800?1000°C温度下灼烧后，冷至室温；
[0007](2)分别称取上述灼烧处理过的La2O3、ZrO2、稀土氧化物、Al2O3和含锂化合物、含钡化合物混合于球磨罐中，加入分散剂，球磨3?12h，干燥，得到前驱体;其中含锂化合物、含钡化合物、La203、Zr02、稀土氧化物和Al2O3的投料摩尔比为(7.25?9.30):(0.01?0.05):(1.475?1.495):(1.85?1.95):(0.05?0.15):(0.025?0.125);
[0008](3)将上述前驱体放入坩祸中，在810?990°C温度下灼烧后，冷至室温，磨碎，得到LiBaLaZrREAlO 粉体；
[0009](4)先在坩祸底部铺一层LiBaLaZrREAlO粉体，再依次放入由LiBaLaZrREAlO粉体用压片机压成的LiBaLaZrREAlO片，以及一层LiBaLaZrREAlO粉体，之后1160?1200°C温度下灼烧，冷至室温，得到LiBaLaZrREAlO固体电解质。
[0010]上述步骤⑴中，稀土氧化物选自铺、镨、钕、钐、铕、IL、铺、镝、钬、铒、镑、镱、镥、钪或钇的氧化物中的一种或多种。
[0011]上述步骤(I)中，灼烧时间为0.5?3h。
[0012]上述步骤(2)中，含锂化合物选自氢氧化锂、碳酸锂、草酸锂、硝酸锂或氧化锂中的一种或多种;含钡化合物选自碳酸钡、硫酸钡、氯化钡、硝酸钡、醋酸钡或氢氧化钡中的一种或多种。
[0013]上述步骤(2)中，分散剂选自丙醇、异丙醇或乙二醇中的一种或多种。
[0014]上述步骤(3)中，灼烧时间为5?7h。
[0015]上述步骤(4)中，灼烧时间为5?12h。
[0016]和现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明制备LiBaLaZrREAlO固体电解质的合成温度较低。制备出的LiBaLaZrREAlO固体电解质锂离子电导率在2.96X10—4S.cm—1?2.73X10—3S.cm—1 范围。
【具体实施方式】
[0017]下面通过具体实施例对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
[0018]本发明的各实施例中所得的Li BaLaZr REA1固体电解质锂离子电导率用英国Solartronl 260+1287电化学工作站进行测定，测定方法见Solartronl260+1287电化学工作站的使用说明书。
[0019]实施例1
[0020]将La2O3、ZrO2、Ce2O3和Al2O3分别放入坩祸中，在800 °C下灼烧0.5h，冷至室温。称取上述处理过的I.475摩尔La2O3、1.85摩尔ZrO2、0.05摩尔Ce2O3、0.025摩尔Al2O3和7.25摩尔氢氧化锂、0.01摩尔碳酸钡分别为于5L球磨罐中，加入一定量的丙醇，球磨3h，干燥，得到前驱体。将上述前驱体放入3L坩祸中，在810°C下灼烧5h，冷至室温，磨碎，得到LiBaLaZrCeAlO粉体。用压片机将上述LiBaLaZrCeAlO粉体压成片得到LiBaLaZrCeAlO片，在坩祸底部铺一层LiBaLaZrCeAlO粉体，放入LiBaLaZrCeAlO片，在LiBaLaZrCeAlO片上覆盖一层LiBaLaZrCeAlO粉体，在1160 °C下灼烧5h，冷至室温，得到LiBaLaZrCeAlO固体电解质。用英国Solartronl260+1287电化学工作站测定LiBaLaZrCeAlO固体电解质锂离子电导率为2.96X I O—4S.cm—、
[0021]实施例2
[0022]将La203、Zr02、Y203、Gd203和Al2O3分别放入坩祸中，在1000°C下灼烧3h，冷至室温。称取上述处理过的1.495摩尔La203、1.95摩尔Zr02、0.12摩尔Y203、0.03摩尔Gd203、0.125摩尔Al2O3和3.00摩尔硝酸锂、6.30摩尔氧化锂、0.02摩尔醋酸钡、0.03摩尔氢氧化钡分别为于5L球磨罐中，加入一定量的乙二醇，球磨12h，干燥，得到前驱体。将上述前驱体放入3L坩祸中，在99O °C下灼烧7h，冷至室温，磨碎，得到L i BaLaZrYGdA 1粉体。用压片机将上述LiBaLaZrYGdAlO粉体压成片得到LiBaLaZrYGdAlO片，在坩祸底部铺一层LiBaLaZrYGdAlO粉体，放入 LiBaLaZrYGdAlO片，在LiBaLaZrYGdAlO片上覆盖一层LiBaLaZrYGdAlO 粉体，在1200°C下灼烧12h，冷至室温，得到LiBaLaZrYGdAlO固体电解质。用英国Solartronl260+1287电化学工作站测定LiBaLaZrYGdAlO固体电解质锂离子电导率为6.72X 10—4S.cnf1。
[0023]实施例3
[0024]将La2O3、Zr02、Sm2O3、Er203和Al2O3分别放入坩祸中，在900°C下灼烧1.75h，冷至室温。称取上述处理过的1.485摩尔La2O3、1.90摩尔ZrO2、0.05摩尔Sm2O3、0.05摩尔Er2O3、
0.075摩尔Al2O3、3.28摩尔碳酸锂、5.00摩尔草酸锂、0.02摩尔硫酸钡和0.01摩尔氯化钡分别为于5L球磨罐中，加入一定量的异丙醇，球磨9.5h，干燥，得到前驱体。将上述前驱体放入3L坩祸中，在9000C下灼烧6h，冷至室温，磨碎，得到LiBaLaZrSmErAlO粉体。用压片机将上述Li BaLaZr SmEr A I O粉体压成片得到Li BaLaZr SmEr Al O片，在坩祸底部铺一层Li BaLaZr SmErA 1粉体，放入Li BaLaZr SmEr A1片，在Li BaLaZr SmErA 1片上覆盖一层LiBaLaZrSmErAlO粉体，在1180°C下灼烧8.5h，冷至室温，得到LiBaLaZrSmErAlO固体电解质。用英国Solartronl 260+1287电化学工作站测定LiBaLaZrSmErAlO固体电解质锂离子电导率为2.73 X 10—3S.cm—、
【主权项】
1.一种LiBaLaZrREAlO固体电解质的制备方法，其特征在于，具体步骤如下: (1)将La203、Zr02、稀土氧化物和Al2O3分别放入坩祸中，在800?1000°C温度下灼烧后，冷至室温； (2)分别称取上述灼烧处理过的La203、Zr02、稀土氧化物、Al2O3和含锂化合物、含钡化合物混合于球磨罐中，加入分散剂，球磨3?12h，干燥，得到前驱体;其中:含锂化合物、含钡化合物、La2O3、ZrO2、稀土氧化物和Al2O3的投料摩尔比为(7.25?9.30 ):(0.01?0.05):(1.475?1.495):(1.85?1.95):(0.05?0.15):(0.025?0.125); (3)将上述前驱体放入坩祸中，在810?990°C温度下灼烧后，冷至室温，磨碎，得到LiBaLaZrREAlO 粉体； (4)先在坩祸底部铺一层LiBaLaZrREAlO粉体，再依次放入由LiBaLaZrREAlO粉体用压片机压成的LiBaLaZrREAlO片，以及一层LiBaLaZrREAlO粉体，之后1160?1200 °C温度下灼烧，冷至室温，得到LiBaLaZrREAlO固体电解质。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，稀土氧化物选自铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪或钇的氧化物中的一种或两种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，灼烧时间为0.5?3h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，含锂化合物选自氢氧化锂、碳酸锂、草酸锂、硝酸锂或氧化锂中的一种或多种;含钡化合物选自碳酸钡、硫酸钡、氯化钡、硝酸钡、醋酸钡或氢氧化钡中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，分散剂选自丙醇、异丙醇或乙二醇中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，灼烧时间为5?7h。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，灼烧时间为5?12h。
【文档编号】H01M10/0562GK106025349SQ201610605916
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月28日
【发明人】刘小珍, 刘雨泽, 陈捷
【申请人】上海应用技术学院